Erklärung

Konstruktive Intelligenz, auch Konstruktionsintelligenz genannt, bezeichnet die Implementierung intelligenter Prozesse in die Produktkonzeption und -konstruktion, also die Beachtung technischer, energetischer, wirtschaftlicher und materialökonomischer Faktoren in Entwurf und Herstellung. Dadurch kann ein Produkt gefertigt werden, das nicht nur gebrauchstauglich und ergonomisch ist, sondern vor allem nach Aspekten der Ökonomie und Serienproduktion realisierbar ist.

Dazu müssen beim Entwerfen, Konzipieren, Ausarbeiten und Konstruieren von Systemen und Strukturkonzepten folgende Produktinformationen berücksichtigt werden:

  • Welche Abmaße und Toleranzen hat die finale Form?
  • Wie werden Einzelteile gefinished?
  • Welche Materialien werden genutzt?
  • In welcher Stückzahl wird produziert?
  • Gibt es Produktvarianten und Möglichkeiten zur Individualisierung?
  • Wird dazu eine Plattform oder ein Baukasten-/Modulsystem benötigt?
  • Welche Fertigungsverfahren sind rentabel?
  • Was soll in Eigenfertigung produziert werden, was fremdbezogen?
  • Zulieferer müssen analysiert, bewertet und ausgewählt werden.
  • Kosten müssen kalkuliert werden.

Desweiteren müssen die Produktion, die Arbeitsplätze, die Reihenfolge der Montage und der Transport berücksichtigt werden.

Auch langfristige Entscheidungen zur Produktlebenszyklus, zu Instandhaltung und Service, sowie Relaunch, Entsorgung und Recycling müssen bedacht werden.

Ziel

Ziel ist es Entwurfsmethoden und Elemente intelligenter Konstruktionen zu kennen und sie innovativ, methodisch und zielgerichtet anzuwenden. Intelligentes Konstruktionsvorgehen kann die Entwicklungsprozesse dramatisch beschleunigen und so die Produktivität signifikant steigern. Dazu braucht es ein hohes Maß an Fachwissen, technischer Kreativität und interdisziplinärem Zusammenarbeits-KnowHow.

Vorgehen

Um Konstruktionsintelligenz in ein Produkt zu implementieren, können folgende Arbeitsschritte vorgenommen werden:

  1.  Aus der Aufgabenstellung wird eine Anforderungsliste erstellt (= Lasten- und Pflichtenheft), falls dieses noch nicht vom Auftraggeber vorgegeben wird

  2. Daraus werden Funktionen, Systeme und Strukturen, sowie eine lösungsneutrale Aufgabenbeschreibung entwickelt.

  3. Für Funktionen und Systeme werden Lösungsprinzipien aufgestellt, um die Gestalt und Baustruktur zu fertigen. Eine sehr gute Baustruktur für ein Produkt zeichnet sich durch wenige „Leader-Bauteile“ aus. Diese „Leader-Bauteile“ nehmen strukturell die untergeordneten Bauteile in folgenden Strukturformen auf (Baumstruktur, Sandwich, Sternstruktur, Ringstruktur, Kettenstruktur, Parallelstruktur, etc.).

    Es sollen zudem folgende Prinzipien angewendet werden:
    • Prinzip der Gestaltungsvarianten & Iteration
    • Prinzip der funktionellen Mehrfachnutzung
    • Prinzip der Differenzial- und Integralbauweise
    • Prinzip der reduzierten Komplexität („Weniger ist mehr“)
    • Prinzip der Konsistenz (innere und äußere Widerspruchsfreiheit)
    • Prinzip der Sparsamkeit (in den vorgeschlagenen Strukturen und im Material- & Energieeinsatz)
    • Prinzip der Nützlichkeit
    • Prinzip der Progressivität (ist besser als vorhandene Konzepte)
    • Prinzip der Eleganz, Einfachheit & Effizienz

  4. Funktionen und Systeme werden in Teilfunktionen und Subsysteme untergliedert und realisierbare Module zu erstellen. Module sind Einheiten, die über geeignete Schnittstellen miteinander verbunden werden können.
    Formkonzepte werden erstellt (Innere Struktur und Schnittstellendefinierung, Abmessungen, Gestaltung, Lage, Werkstoffvarianten,...) und schrittweise optimiert und detailliert.

  5.  Aus den Konzepten werden konkrete Einzelkomponenten und Baugruppen abgeleitet.

  6. Ein Gesamt-Endentwurf wird erstellt, der Stücklisten, Bauteile und Detailkonstruktionen beinhaltet.

  7. Alle Angaben zu Ausführung, Nutzung und Fertigung (Produkt- und Produktionsdokumentation) müssen in dieser Phase erstellt werden. (CAD-Modelle, technische Zeichnungen, Fertigungsunterlagen, Fertigungsplanung, …). Die Phase endet mit der Freigabe zur Produktion, in der sämtliche Konstruktionsintelligenz umgesetzt wird.

Tipp

Es findet derzeit ein Paradigmenwechsel statt: Weg vom Modell der singulären „Entwerferpersönlichkeit“ hin zu einem Modell des „prozessorientiert denkenden und vernetzt arbeiteten Experten für Produktentwicklung“. Die Designer und Designerinnen der Zukunft müssen technologische Innovationsprozesse in gestalterische Lösungen transferieren können: Design ist, wie es funktioniert.

Wichtig bei der Erarbeitung von Baukonzepten ist es, möglichst viele A-Funktionen in möglichst wenigen zentralen Bauelementen zu lösen. Optimale Baukonzepte bestehen aus einer zentralen Baustruktur, die möglichst viele andere Bauteile integriert.

Quellen

Studienarbeiten:

Schreibtischleuchte - Ehlers - Bährmann - SS 14

Schreibtischleuchte - Haagen - Streicher - SS 14

Dreirad - Korte - Kotulla - Thomé - WS 13/14

Redesign it - Streicher - Böhrer - WS 15/16
Handmixer - Blum - Greiner - SS18


www.wikipedia.de

Skript Methodik 1 & 2 / Prof. Wolfgang Schabbach
Grundlagen der Konstruktionslehre / Klaus-Jörg Conrad

Beispiele